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문제 정의
- 이에 본 새 발에서는 디지털 제어기를 설계하고 리니어모터에 적용하여 설계의 수정이나 개선에 유연성을 가질 수 있도록 하였다.
제안 방법
- 고 성도 위치셜정이핌요한 반도체 제조장비와 정밀 측 성상비 분야의 엑츄에이터로서 적용이 화산 되고 있고. 이에 따른 연구도 활발하게 진행되고 있다, 본연구도 브리시 없는 리니어 직류M터(Linear Brushless DC Motor : I.BLDCM, 이하 “리니어모터")중에서 우 철심(Cordless) 힝이면 서 신기사가 이동하는 가동코일형(Moving Coil)의 리니어 모터를 새발하였으며, 새 발사 양에 대한 평가를 위하여 성능 평가를 실시하였다.
- 요크는 "ㄷ” 형상으로 영구자석을 고성하고 누설 자속을 막아 자속밀도를 높여주는 역할을 한다. 영구자석은 모터의 고 추력 화를 위해 고성능의 희토류 (Nd-FeE) 자석을 사용하였으며 자석 간은 서로 다른 자극성이 되도록 자석 폭인 30 mnT산석으로 배열하였다.
- 이 농자는 무 천심형 이민서 3상 다극의 구조를 가지는 데 본 개발에서는 4, 8. 12극의 3종을 표준모델로 개발하였다. 진기고 일은 선성이 0.
- 12극의 3종을 표준모델로 개발하였다. 진기고 일은 선성이 0.4 mm이고 사각형 태로 귄취하였으며 단위 체식낭 추넉 성능을 높이기 위해 성형시킨 고 일과 조합하여 이중으로 겹쳐서 배염하였다. 한편 자극을 검출하기 위하여 이동자 내부에 흘(Hall)센서를 부착 시켜 3상의 120 ° 위상 신호를 검출하여 1주기당 6번의 인가전류의 Commutation 이 이 루어 지도록 한다.
- 실험은 실험실 온도 16 ℃ 정도에서 이동자 부위에 Thermocouple-^ 장착한 후 Open Loop 상태에서 전류를 인가하고 이때, 이동자가 움직이지 않게 고정을 시킨 후, 전류의 양을 변화시키면서 실시하였다. 리니어 모터가 정지되어 있을 경우, 3상의 결선에서 한 상으로 만 전류가 인가되므로 순간적으로 흘릴 수 있는 전류량 및 만약의 사태에 대비해서 전류의 한계치를 정할 수 있으며, 실험 시 1=3 A 이상에서 코일의 내열 온도를 넘어서는 결과를 보이므로 Fig.
- 실험은 실험실 온도 16 ℃ 정도에서 이동자 부위에 Thermocouple-^ 장착한 후 Open Loop 상태에서 전류를 인가하고 이때, 이동자가 움직이지 않게 고정을 시킨 후, 전류의 양을 변화시키면서 실시하였다. 리니어 모터가 정지되어 있을 경우, 3상의 결선에서 한 상으로 만 전류가 인가되므로 순간적으로 흘릴 수 있는 전류량 및 만약의 사태에 대비해서 전류의 한계치를 정할 수 있으며, 실험 시 1=3 A 이상에서 코일의 내열 온도를 넘어서는 결과를 보이므로 Fig. 8에서 보듯이 정격 전류 3 A 내에서 온도의 변화를 시간에 따라 전류를 변화시켜 가년서 측정하였다.
- 회전형 노-티에서 회신 토크에 해 낭하는 모터 성능 사양이 리니어 모터에서는 추닉으로 나타난다. 구하는 방법으로는 기본 이론에서 살펴본 바와 같이 수어진 데이터를 이용하여 계산한 이론치. 정지 시 전류에 따른 주력의 변화를 로드 셀로 측정한 실험치, 운전 속도에 따라 발생하는 역기전력을 측정하여 구하는 방법 등을 검토할 수 있다.
- 구하는 방법으로는 기본 이론에서 살펴본 바와 같이 수어진 데이터를 이용하여 계산한 이론치. 정지 시 전류에 따른 주력의 변화를 로드 셀로 측정한 실험치, 운전 속도에 따라 발생하는 역기전력을 측정하여 구하는 방법 등을 검토할 수 있다.
- 본연구를 통하여 Table 1의 기본 목표 사양을 갖는 리니어 모더를 개발하였으며 성능 평가를 통하여 섬-셰 목표치와의 차를 확인하였다. 결과에서 나타난 바와 샅이 성구은-대체적으로 잘 만족함을 알 수 있었다.
- 리니어 모터느 기존의 히전형 모터를 사용한 직선 유니트에서 발생하는 Backlash와 같은 위치 정밀도에 영향을 주는 부분이 없이 리니어 스케일에서 피드백되는 위치 신호에 의존하여 정밀도가 결정된다. 본 실험에서는 위치 및 반녹위치결정성밀도를 JIS 규긱(JIS B 6330T980)을 기준으로 Laser interferometer를 사용하여 실험을 신시 하였다.
대상 데이터
- 그리나 성능 사양 중 최대 속도는 위치정도와 상반뇌는 관계에 있으므로 1개의 리니어 스케일 석용으로 누가 시 사양을 동시에 만족하지는 못하였다. 본 개발에서는 위치 정밀도 5um 실현을 위해 Resolution이 0.5 um인 리니어스케인을 적용하였으며 최대 속도 2 m/s 이상을 시현하기 위해서 [{esolLitiono] 5um인 제품을 사용하였다.
성능/효과
- 본 연구에서 개발한 무 철심형 BLDC모터는 다른 형식의 리니어 모터와는 달리 소형, 경량화가 가능하고서 속에서 고속까지 사유롭게 회로 구성을 할 수 있다. 또 리니어 펄스 모터와 같이 기계가 공정도에 의존하지 않고 리니어 스케일을 이동 테이블에 직접 부착함으로써 Closed-Loop 제어가 가능하므로 정밀 위치 제어용에 적합하다.
- 영구자석 1개에 대한 자속밀도는 Bmax= 0.28 T이고 1개의 요크 위에 부착시킨 상태에서 자속밀도 분포를 측정해보면 Bmax=0.55 T로 나타났으며, Fig. 2에서와같이 요크 2개를 붐여 조립한 상태에서는 Fig. 3과 같이 Blllax=0.724 T의 결과를 얻었다.
- 본연구를 통하여 Table 1의 기본 목표 사양을 갖는 리니어 모더를 개발하였으며 성능 평가를 통하여 섬-셰 목표치와의 차를 확인하였다. 결과에서 나타난 바와 샅이 성구은-대체적으로 잘 만족함을 알 수 있었다.
- 최대 속도 높이기 위해서는 현재 공급되는 인가 진압을 AC110V에서 AC220V로 높이게 되면 여기 전력에 의한 속도한계를 극복할 수 있어 현재보다 더 빠른 3-4m sec의 속도 성능을 얻을 수 있을 것으로 생각된다.
후속연구
- 리니어 모터의 최대 장점은 고속, 고가 속, 고정도의 성능 사양인데, 주로 반도체제조장비나 측정 장비와 같은 부가가치가 높은 부야에 많이 적용되고 있다. 향후에는 리니어 스케일이나 세어기 등 주변 장치 기술의 향상으로 보다 고성능화된 리니어 모터 출현이 예상되고 그 보급이 확대될 것으드 생각된다.
- 본 개발에서 채택한 우철심형(Coreless type)의 구조적인 추력한 계를 극복하기 위해 향후에는 철심형 (Cure [ype) 의 고추닉 용 리니어 모터 개발이 필요할 것으로 사료된다,
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